模块4 机械振动和机械波 2
第11章 机械振动 2
11.1 简谐振动 2
11.1.1 简谐振动的特征及其表达式 3
11.1.2 振幅 周期和频率 相位 4
11.2 简谐振动的旋转矢量表示法 7
11.3 几种常见的简谐振动 9
11.3.1 单摆 9
11.3.2 复摆 10
11.4 简谐振动的能量 11
11.5 简谐振动的合成 13
11.5.1 两个同方向同频率简谐振动的合成 13
11.5.2 两个同方向不同频率简谐振动的合成拍 15
11.5.3 两个相互垂直的同频率的简谐振动的合成 16
11.5.4 多个同方向、不同频率简谐振动的合成 17
11.6 阻尼振动受迫振动共振 18
11.6.1 阻尼振动 18
11.6.2 受迫振动 20
11.6.3 共振 21
11.7 电磁振荡 22
11.7.1 振荡电路 无阻尼自由电磁振荡 22
11.7.2 无阻尼电磁振荡的振荡方程 23
11.7.3 无阻尼自由电磁振荡的能量 24
11.8 非线性系统的振动和混沌 25
11.8.1 非线性系统的振动 25
11.8.2 混沌 26
11.9 习题 27
第12章 机械波 33
12.1 机械波的一般概念 33
12.1.1 机械波产生的条件 33
12.1.2 横波和纵波 34
12.1.3 波面波前波线 34
12.2 平面简谐波的波函数 37
12.2.1 平面简谐波的波函数 37
12.2.2 波函数的物理含义 39
12.3 波的能量能流密度 41
12.3.1 波的能量 41
12.3.2 能流能流密度 43
12.4 惠更斯原 理波的衍射 反射和折射 44
12.4.1 惠更斯原理 44
12.4.2 波的衍射 44
12.4.3 波的反射和折射 45
12.5 波的叠加原理波的干涉 46
12.6 驻波 48
12.6.1 驻波方程 48
12.6.2 半波损失 50
12.6.3 驻波的能量 51
12.6.4 振动的简正模式 51
12.7 多普勒效应 53
12.8 声波 56
12.8.1 声波 56
12.8.2 超声波 58
12.8.3 次声波 58
12.9 平面电磁波 59
12.9.1 电磁波的产生与传播 59
12.9.2 平面电磁波的性质 61
12.9.3 电磁波的能量 61
12.9.4 电磁波谱 62
12.10 习题 63
模块5 波动光学 70
第13章 光的干涉 70
13.1 光源单色性光程相干光 70
13.1.1 光源 70
13.1.2 光源单色性 71
13.1.3 光程与光程差 71
13.1.4 光的相干现象 73
13.2 双缝干涉 75
13.2.1 杨氏双缝干涉实验 75
13.2.2 干涉条纹的分布 76
13.3 薄膜干涉 77
13.3.1 等倾干涉 77
13.3.2 等厚干涉 81
13.4 迈克尔孙干涉仪 85
13.4.1 迈克尔孙干涉仪 85
13.4.2 迈克尔孙—莫雷实验 86
13.5 分波面干涉装置 87
13.5.1 菲涅尔双面镜 88
13.5.2 菲涅尔双棱镜 88
13.5.3 劳埃德镜 88
13.5.4 比耶对切透镜 89
13.6 时间相干条纹可见度 89
13.6.1 时间相干性 90
13.6.2 条纹的可见度 90
13.7 习题 92
第14章 光的衍射 95
14.1 惠更斯—菲涅尔原理 95
14.1.1 光的衍射现象 95
14.1.2 惠更斯—菲涅尔原理 96
14.1.3 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射 96
14.2 单缝衍射 97
14.2.1 单缝夫琅禾费衍射 97
14.2.2 单峰衍射的条纹空间分布 97
14.2.3 单缝衍射的光强计算 100
14.3 圆孔衍射 102
14.3.1 圆孔衍射 102
14.3.2 光学仪器的分辨能力 102
14.4 光栅衍射 104
14.5 X射线衍射 108
14.6 习题 109
第15章 光的偏振 111
15.1 自然光偏振光 111
15.2 偏振片马吕斯定律 112
15.2.1 偏振片 112
15.2.2 马吕斯定律 113
15.3 反射光和折射光的偏振规律 114
15.4 双折射 115
15.4.1 双折射现象 115
15.4.2 光轴主平面 115
15.4.3 双折射现象的解释 116
15.4.4 尼科耳棱镜 117
15.5 椭圆偏振光和圆偏振光 118
15.5.1 椭圆偏振光和圆偏振光 118
15.5.2 四分之一波片 119
15.5.3 偏振光的干涉 120
15.6 旋光现象 121
15.7 习题 122
模块6 近代物理 126
第16章 相对论基础 126
16.1 狭义相对论的基本原理洛伦兹变换式 126
16.1.1 迈克尔孙—莫雷实验 126
16.1.2 狭义相对论的基本原理 127
16.1.3 洛伦兹变化式 128
16.2 相对论速度变换式 129
16.3 狭义相对论的时空观 131
16.3.1 关于“同时”的相对性 131
16.3.2 时间延缓 132
16.3.3 长度收缩 132
16.3.4 相对性与绝对性 133
16.4 狭义相对论动力学基础 133
16.4.1 相对论力学的基本方程 133
16.4.2 质量和能量的关系 134
16.4.3 动量和能量的关系 135
16.5 广义相对论简介 136
16.6 习题 138
第17章 量子物理 141
17.1 黑体辐射普朗克的量子假设 141
17.1.1 黑体黑体辐射 142
17.1.2 黑体辐射的实验定律 143
17.1.3 普朗克量子假设普朗克黑体辐射公式 143
17.2 光电效应 爱因斯坦光子理论 145
17.2.1 光电效应的实验规律 145
17.2.2 爱因斯坦光子理论 146
17.2.3 光的波-粒二象性 147
17.2.4 光电效应的应用 147
17.3 康普顿效应 148
17.4 氢原子光谱玻尔的氢原子理论 150
17.4.1 近代关于氢原子光谱的研究 150
17.4.2 玻尔的氢原子理论及其缺陷 151
17.5 德布罗意波实物粒子的波-粒二象性 153
17.5.1 德布罗意波 153
17.5.2 德布罗意波的实验证明 154
17.6 不确定度关系 155
17.7 波函数薛定谔方程 157
17.7.1 波函数 157
17.7.2 薛定谔方程 159
17.8 一维无限深势阱问题 160
17.8.1 一维无限深势阱 160
17.8.2 一维势垒隧道效应 163
17.9 量子力学中的氢原子问题 163
17.9.1 氢原子的薛定谔方程 163
17.9.2 量子化和量子数 164
17.9.3 基态氢原子的电子分布概率 165
17.10 电子的自旋多电子原子中的电子分布 166
17.10.1 电子的自旋 166
17.10.2 多电子原子中的电子分布 167
17.11 习题 168
附录 171
复习题答案 174
参考文献 180